ASTM A105N یک ماده فولاد کربنی است که برای ساخت اتصالات لوله فولادی آهنگری (مانند فلنج ها، شیرها، اتصالات و غیره) استفاده می شود. این یکی از مواد رایجی است که ما در اختیار مشتریان خود قرار می دهیم. N در A105N نشان دهنده وضعیت مواد ASTM A105 پس از نرمال کردن عملیات حرارتی است. عادی سازی یک نوع معمول عملیات حرارتی است.
بنابراین، عملیات حرارتی چیست؟
تعریف عملیات حرارتی
عملیات حرارتی فلزات یک فرآیند فرآوری است که ریزساختار و خواص فیزیکی مواد فلزی را از طریق گرمایش و سرمایش کنترل شده تغییر می دهد. هدف عملیات حرارتی بهبود خواص مکانیکی فلزات (مانند سختی، استحکام، چقرمگی و غیره)، تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آنها (مانند مقاومت در برابر خوردگی، رسانایی، ماشینکاری و غیره) و مناسبتر ساختن آنها برای نیازهای کاربردی خاص است.
فرآیند اصلی عملیات حرارتی
عملیات حرارتی معمولاً شامل مراحل اساسی زیر است:
مرحله 1 گرم کردن: حرارت دادن مواد فلزی تا دمای خاص، معمولا بالاتر از نقطه تبدیل فاز آن، برای تغییر ریزساختار آن یا حل کردن عناصر آلیاژی.
مرحله 2 خیساندن: فلز برای مدتی در دمای مورد نظر نگه داشته می شود تا ساختار داخلی آن همگن شود و اطمینان حاصل شود که تبدیل فاز مورد نیاز به طور کامل انجام می شود.
مرحله 3 خنکسازی: بسته به خواص مورد نیاز، از نرخهای خنککننده متفاوت (سریع، خنککننده آهسته یا خنکسازی با سرعت کنترلشده) برای به دست آوردن خواص مطلوب مواد استفاده میشود.
انواع عملیات حرارتی
انواع عملیات حرارتی، از جمله بازپخت، نرمال کردن، کوئنچ، تلطیف، بازپخت محلول، تنش زدایی و سخت شدن سطحی، شامل فرآیندهای گرمایش و سرمایش کنترل شده برای تغییر خواص مکانیکی فلز مانند سختی، استحکام و شکل پذیری برای کاربردهای خاص است.
| نوع عملیات حرارتی | مخفف / کد | نوع عملیات حرارتی | مخفف / کد |
| آنیل کردن | AN | کربورسازی | کربوهیدرات |
| عادی سازی | N یا NORM | سخت شدن سطح | SH |
| خاموش کردن | س | سخت شدن القایی | آی اچ |
| معتدل کردن | تی | سخت شدن شعله | FH |
| خاموش کردن و معتدل کردن | پرسش و پاسخ | درجه حرارت پایین | آن |
| محلول آنیلینگ | SA یا SHT | درجه حرارت متوسط | MT |
| پیری | AG | درجه حرارت بالا | HT |
| کاهش استرس | SR |
آنیل کردن
آنیل کردن فرآیندی است که در آن یک ماده فلزی تا بالاتر از دمای تبلور مجدد (معمولاً 700 درجه سانتیگراد تا 900 درجه سانتیگراد) گرم می شود، برای مدت معینی نگه داشته می شود و سپس به آرامی سرد می شود. هدف آن کاهش سختی مواد، بهبود انعطاف پذیری و ماشین کاری، حذف استرس داخلی و بهبود چقرمگی است. بازپخت معمولاً برای فولاد کربنی (مانند AISI 1018) و فولاد ضد زنگ (مانند 304 و 316) اعمال می شود. آنیل اغلب برای صفحات فولادی نورد سرد، ریخته گری و جوش داده شده قطعات برای آسان تر کردن آنها در هنگام پردازش بعدی.
عادی سازی
عادی سازی زمانی است که یک ماده فلزی تا بالاتر از دمای بحرانی (معمولاً 850 درجه سانتیگراد تا 950 درجه سانتیگراد) گرم می شود، برای مدتی نگه داشته می شود و سپس در هوا سرد می شود. هدف اصلی از نرمال سازی، پالایش دانه ها، همگن سازی ساختار، بهبود استحکام و چقرمگی مواد و از بین بردن استرس داخلی است. نرمالیزینگ معمولاً برای فولادهای کربنی (مانند 1010 و 1020) و فولادهای کم آلیاژ (مانند 4130) استفاده می شود و به طور گسترده در آهنگری، قطعات ساختاری، چرخ دنده ها و غیره برای بهبود خواص مکانیکی آنها استفاده می شود.
خاموش کردن
کوئنچ زمانی است که یک ماده فلزی تا دمای آستنیته (معمولاً 800 درجه سانتیگراد تا 900 درجه سانتیگراد) گرم می شود و سپس به سرعت سرد می شود (مانند آب، روغن یا هوا). هدف آن افزایش قابل توجه سختی و استحکام مواد و در عین حال افزایش مقاومت در برابر سایش است. مواد متداول عبارتند از فولاد کربنی (AISI 1045) و فولاد ابزار (D2 و H13). Quenching اغلب برای تولید ابزار، قالب ها، یاتاقان ها و فنرها برای افزایش عمر مفید و مقاومت در برابر سایش استفاده می شود.
معتدل کردن
تمپرینگ عبارت است از گرم کردن مواد زیر دمای بحرانی (معمولاً 150 درجه سانتیگراد تا 650 درجه سانتیگراد) پس از خاموش کردن و خنک شدن آهسته آن. هدف آن کاهش سختی ایجاد شده پس از کوئنچ، بهبود چقرمگی، کاهش شکنندگی و از بین بردن استرس داخلی است. تمپر معمولاً برای فولادهای کربنی (مانند AISI 4140 و AISI 4340) استفاده می شود. این فرآیند به طور گسترده برای قطعات کار مانند شفت، چرخ دنده و قطعات مکانیکی که به استحکام بالا و درجه خاصی از چقرمگی نیاز دارند استفاده می شود.
خاموش کردن و معتدل کردن
Quenching and Tempering یک فرآیند ترکیبی است که ابتدا مواد را خاموش می کند و سپس آن را تمپر می کند. هدف آن افزایش سختی با حفظ چقرمگی کافی برای به دست آوردن خواص مکانیکی بسیار جامع است. معمولاً برای فولادهای آلیاژی (مانند AISI 4140 و AISI 4340) استفاده می شود، کاربردهای معمولی کوئنچ و تمپر شامل قطعات مکانیکی سنگین، اتصالات و قطعات ساختاری است که به استحکام بالا و چقرمگی خوب نیاز دارند.
محلول آنیلینگ
درمان محلول زمانی است که یک آلیاژ تا یک دمای خاص (1000 درجه سانتیگراد تا 1100 درجه سانتیگراد برای فولاد ضد زنگ) گرم می شود، برای مدت معینی نگهداری می شود و سپس به سرعت سرد می شود. هدف آن حل کامل عناصر آلیاژی در ماتریس است و در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف پذیری مواد را بهبود می بخشد. این روش معمولاً برای فولاد ضد زنگ (304 و 316) و آلیاژهای مبتنی بر نیکل (مانند Inconel 600) استفاده می شود. درمان محلول اغلب در تجهیزات شیمیایی، مبدل های حرارتی، قطعات هوافضا و موارد دیگری که به مقاومت در برابر خوردگی بالا نیاز دارند استفاده می شود.
کاهش استرس
بازپخت تنش زدایی زمانی است که یک فلز تا دمای پایین تری (550 درجه سانتیگراد تا 650 درجه سانتیگراد) گرم می شود، مدتی نگهداری می شود و سپس به آرامی سرد می شود. هدف آن حذف تنش داخلی ناشی از جوشکاری، سرد کاری یا فرآیندهای ریختهگری برای جلوگیری از تغییر شکل یا ترک است. معمولا برای کربن و فولاد کم آلیاژ (مانند 1040 و 4140) استفاده می شود. بازپخت تنش زدایی همچنین در قطعات مکانیکی دقیق، قطعات ساختاری جوش داده شده و قطعات ریخته گری بزرگ برای اطمینان از ثبات ابعادی و جلوگیری از ترک استفاده می شود.
چرا SSM تامین کننده معتمد محصولات آلیاژی شماست؟
این آلیاژها عرضه شده توسط SSM شامل فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، آلیاژهای مختلف نیکل، آلیاژهای آلومینیوم و غیره است. امروز برای دریافت قیمت رایگان با ما تماس بگیرید و تفاوت همکاری با متخصصان واقعی در متال را تجربه کنید.
اقدامات احتیاطی حرارتی
در طول فرآیند عملیات حرارتی فلز، توجه به موارد کلیدی زیر برای اطمینان از پایداری مهم است:
1. دمای عملیات حرارتی مناسب را بر اساس مواد و خواص مکانیکی انتخاب کنید.
2. کنترل نرخ گرمایش و سرمایش برای جلوگیری از استرس و دستیابی به خواص مورد نیاز.
3. از اتمسفرهای محافظ یا فناوری خلاء برای جلوگیری از اکسیداسیون و کربن زدایی استفاده کنید.
4. جلوگیری از تغییر شکل و ترک با استفاده از بازپخت تنش زدایی برای قطعات پیچیده.
5. تاریخچه عملیات حرارتی مواد را در نظر بگیرید تا یک مسیر تصفیه مناسب ایجاد کنید.
6. زمان گرمایش و نگهداری معقول را بر اساس ضخامت و مشخصات مواد تنظیم کنید.
7. تجهیزات و کنترل فرآیند را برای اطمینان از دقت و ثبات حفظ کنید.
8. از تمیزی قطعه کار برای جلوگیری از نقص سطح اطمینان حاصل کنید.
9. برای اطمینان از گرمایش و سرمایش یکنواخت، قطعات کار را بارگیری کرده و در کوره قرار دهید.
این اقدامات کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که کیفیت و عملکرد محصول نهایی مطابق با الزامات طراحی است.
سوالات متداول
اثر عملیات حرارتی با آزمایش خواص مکانیکی (مانند سختی، استحکام و چقرمگی)، بازرسی ریزساختاری و آزمایشهای غیر مخرب (مانند اولتراسوند و اشعه ایکس) مواد ارزیابی میشود. علاوه بر این، تغییر شکل ناشی از عملیات حرارتی را می توان با اندازه گیری تغییرات اندازه و شکل بررسی کرد.
کوئنچ شامل حرارت دادن فلز تا دمای بالا و سپس سرد کردن سریع آن برای افزایش سختی و استحکام است. از طرف دیگر، تمپرینگ فرآیندی است که در آن مواد پس از خاموش شدن به دمای پایینتری گرم میشوند و سپس به آرامی آن خنک میشود تا شکنندگی را کاهش داده و چقرمگی را بهبود بخشد. به طور خلاصه، کوئنچ سختی را افزایش می دهد، در حالی که تمپر کردن تعادل بین سختی و چقرمگی را تنظیم می کند.
درمان محلول شامل حرارت دادن مواد آلیاژی تا دمای خاص برای حل کامل عناصر آلیاژی و سپس خنک کردن سریع آن برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف پذیری آن است.
بازپخت تنش زدایی شامل حرارت دادن مواد به دمای پایین تر برای از بین بردن تنش داخلی ناشی از جوشکاری، سرد کاری، ریخته گری و غیره است و در نتیجه از تغییر شکل یا ترک خوردن جلوگیری می کند.
تفاوت اصلی در محدوده دما و هدف نهفته است: درمان محلول معمولاً برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود و بازپخت تنش زدایی برای از بین بردن استرس داخلی استفاده می شود.
هزینه های عملیات حرارتی شامل سرمایه گذاری تجهیزات، مصرف انرژی، زمان فرآیند و هزینه های نیروی کار است. فرآیندهای پیچیده عملیات حرارتی (مانند گرمایش و سرمایش چند مرحله ای) قیمت ها را افزایش می دهند. علاوه بر این، کنترل دقیق فرآیند و نگهداری تجهیزات برای اطمینان از ثبات و کیفیت مورد نیاز است که هزینه های عملیاتی را افزایش می دهد.
مواد و آلیاژهای مختلف فلزی دارای ترکیب و عملکرد متفاوتی هستند، بنابراین فرآیند عملیات حرارتی مناسب باید انتخاب شود. به عنوان مثال، فولاد کربنی معمولاً برای بهبود سختی و چقرمگی نیاز به خاموش کردن و تمپر کردن دارد. فولاد ضد زنگ ممکن است به درمان محلول برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی نیاز داشته باشد. فولاد ابزار ممکن است برای به دست آوردن سختی و مقاومت در برابر سایش به چندین عملیات حرارتی نیاز داشته باشد.
FA 
EN 
DE 
RU 
ID 
ES 
FR 
NL